海底隧道潮间带富水砂层施工技术 - 图文

散岩内孔隙水、砂层承压水。粗(砾)砂富水性强，渗透性好，为良好的含水层和透水层，具有承压性；全风化基岩孔隙裂隙水总体上富水性弱，渗透性较差，属于弱或微含水层。浅滩段地下水主要接受陆地地下水及海水补给，受地形及海水压力的影响，地下水具承压性。

图2-1 隧道开挖后砂层底少量渗流水

(2)地下水补、径、排及动态条件

通过钻孔抽水试验观察（图2-2），工程范围内砂层中的孔隙水为陆域地下水与海域地下水之间的过渡带，受潮汐的涨落影响，当海水处于高潮时，海水向陆域渗透，补给陆域地下水，反之陆域地下水向海域排泄，砂层地下水随着潮汐的变化具有流动性。下部风化基岩孔隙裂隙水因与上部的松散岩类孔隙水之间无隔水层，可接受上部孔隙水的垂直入渗补给或越流补给，各含水岩层的地下水均具承压性。

图2-2 静水位高程与潮汐相对关系图

1.3 富水砂层段施工的特点和难点

厦门海底隧道右线主洞翔安端在潮间带有约600m需要穿越富水砂层。根据

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勘察资料显示，砂层富水性强，渗透性好，为良好的含水层且直接受海水补给，具有承压性；砂层厚度1.2～13.5m,从砂层的分布规律来看，砂层地面起伏较大。右线隧道有205m（YK12+120～11+945、YK11+684～11+714附近）砂层直接侵入隧道开挖作业面，侵入砂层厚度0～6m不等，其它未侵入段隧道拱顶为全风化花岗岩，距离砂层很薄，由于砂层与海水直接连通，具有承压性，全风化层易产生渗透破坏。穿越富水砂层是该工程施工的三大难点之一，在以往海底隧道施工过程中所未曾遇到，没有现成的施工经验可借鉴。如果施工措施不当，一旦发生涌水涌砂事件将对整个工程产生灾难性的后果。

竖井

淤泥

粘土 砂层 W3

W2

W1

W4

图2-3 浅滩段富水砂层位置纵断面图

图2-4 砂层进入隧道开挖限界图

2施工方案选择

2.1原设计方案

原设计隧道开挖前通过超前水平高压旋喷桩(图2-5）结合超前小导管注浆(图2-6)来形成闭合帷幕，阻止地下水和治理流沙，采用双侧壁导坑法(图2-7)开挖。

2.1.1超前水平高压旋喷桩

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右线隧道YK12+080～11+960段为富水砂层，原设计洞内采用水平高压旋喷桩加固砂层及止水。旋喷桩设计参数如下：

旋喷方式：单管旋喷。 旋喷桩径：0.6m。

旋喷桩长度、倾角： 12.0m，倾角4°。

布孔形式及孔距： 水平咬合度8m，环向间距52cm。 旋喷桩布置图如图2-6。

拱部中心线超前水平高压旋喷桩及小导管纵剖面图φ4233.5mm热轧无缝钢管，L＝4.0m 外插角15°，环向间距40cm＞喷射砼Ⅰ工字钢高压旋喷注浆（直径φ0.6m），L＝12m 倾角4°，环向间距52cmⅠ模筑砼

图2-5 水平高压旋喷图

2.1.2超前注浆小导管

沿隧道拱部147°范围开挖外轮廓线上设置一环小导管（图2-6），小导管用φ42mm(壁厚3.5mm)热轧无缝钢管加工制成，其头部加工成楔形，管壁上钻注浆孔,注浆孔按梅花型布置,间隔30cm。小导管长度L=4m，环向间距40cm，纵向搭接长度≦1.5m，外插角α＝10°。方向与路线中线方向平行，超前小导管注浆采用水泥-水玻璃浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa。

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行车隧道超前小导管布置图ⅠⅠ－Ⅰ30#40#φ4233.5mm热轧无缝钢管，L＝4.0m外插角10°，环向间距40cm径向锚杆＞20#10#φ4233.5mm热轧无缝钢管，L＝4.0mC25喷射砼50#1#Ⅰ衬砌中心52#3喷砼18工字钢钢架φ6加劲箍φ8mm孔钢花管大样

图2-6小导管注浆示意图

2.1.3开挖和初期支护

设计采用双侧壁导坑法施工（图2-7），双侧壁导坑施工时，将隧道分成四部，左右导坑间隔8～10m。两侧壁导坑大小选取6m38m（宽3高），采用台阶法开挖，剩余部分为弧形导坑和核心土两步开挖。每个工序开挖循环进尺控制在

双侧壁导坑法施工工序示意图1.0m以内，台阶长度3～5m。

96Ⅴ拱部衬砌中心线2Ⅰ92Ⅶ44Ⅲ998

图2-7 双侧壁导坑法施工工序示意图

2.2方案优化

为了研究高压旋喷桩在海域砂层地质下的可行性，同时取得高压旋喷桩的各种施工参数，利用围堰的有利条件在地表进行高压旋喷桩试验，通过试桩确定在该地层进行高压旋喷桩的各种参数（如水压、浆压、水泥用量、水灰比、桩间距等），然后进行相关取芯及抽水试验，要求桩体渗透系数：K≤10-6cm/s，强度对应的标准贯入度试验不小于60击。

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